Los sistemas de tratamiento de alcantarillado están diseñados para evitar el desecho de grandes cantidades de carbono, fósforo y nitrógeno, componentes de la carga de materia orgánica que comprenden principalmente heces y orina, en cursos de agua. El vertido masivo de estas sustancias en cursos de agua provoca eutrofización, el crecimiento excesivo de microorganismos acuáticos, especialmente algas. Esto conduce a desequilibrios potencialmente graves en las comunidades acuáticas y libera patógenos al medio ambiente.

Sin embargo, Las técnicas habituales de eliminación de fósforo / nitrógeno tienen un efecto indeseable. La reacción entre estas sustancias y los aditivos químicos empleados en el proceso produce residuos en forma de baja aplicabilidad, lodos onerosos, explica Luiz Antonio Daniel, profesor de la Escuela de Ingeniería São Carlos de la Universidad de São Paulo. "Algunos estados brasileños prohíben su uso como fertilizante en la agricultura, por ejemplo, ", explicó." El lodo acaba siendo vertido en vertederos. Por tanto, el coste de eliminación es considerable ".

Una forma de hacer que el tratamiento de aguas residuales sea lo más sostenible posible es implementar un sistema descentralizado. Por lo tanto, las llamadas "aguas negras" de los residuos domésticos, la fracción "más pesada" del efluente que consiste principalmente en una mezcla relativamente sin diluir de heces y orina, se enviarían a minicentros que atienden a poblaciones más pequeñas, desde viviendas hasta pueblos pequeños, en lugar de grandes plantas de tratamiento de residuos. El agua negra sería procesada por algas unicelulares, que ayudan a eliminar los contaminantes y simultáneamente producen grandes cantidades de biomasa para usos como el compostaje. Este modelo está siendo estudiado por una asociación entre científicos holandeses y brasileños.

En los reactores probados por el equipo CESE-USP, microalgas de la especie Chlorella sorokiniana, use nitrógeno y fósforo del agua negra y los micronutrientes presentes en los desechos humanos para multiplicarse. Específicamente, porque absorben el nitrógeno y el fósforo del agua negra, las algas son ricas en estos elementos, que son esenciales para los fertilizantes a escala industrial que se aplican en la actualidad.

"No sería necesario descentralizar en exceso. No necesitamos tratar las aguas residuales de cada casa o edificio por separado. Podríamos tener unidades que atiendan a unos pocos miles de habitantes, hasta unos 10, 000, "Calculó Daniel". Debido a que aproximadamente el 50 por ciento de las ciudades brasileñas tienen menos de 10, 000 habitantes y solo el 25 por ciento tiene sistemas de tratamiento de aguas residuales, muchas localidades pueden introducir estos sistemas desde cero ".

Grietje Zeeman es profesora emérita en el Departamento de Tecnología Ambiental de la Universidad de Wageningen en los Países Bajos. Ella recuerda que en el siglo XIX, La materia fecal y la orina recolectadas en los hogares fueron utilizadas como fertilizante por los agricultores holandeses. De hecho, el sistema no se desactivó hasta principios de los años ochenta. "Con el sistema que tenemos hoy, que se puede llamar 'enjuagar y olvidar, 'este ciclo de reutilización de nutrientes se ha perdido. Nuestra idea es volver a cerrar el ciclo, "Dijo Zeeman.

El primer paso implica descentralizar la recolección de aguas residuales para evitar la dilución del agua negra y los nutrientes en las heces y la orina. Después de que las algas completen la absorción de materia orgánica, el siguiente paso es recolectar las capas de microbios que crecen en el líquido. Esto se puede hacer de dos formas, según Daniel. "En los Paises Bajos, en su mayoría utilizan sedimentación, en el que se utiliza un polímero para depositar las algas en el fondo del reactor, y se pueden recoger desde allí, ", dijo." Aquí, usamos flotación. Inyectamos aire comprimido en el líquido, y se forman burbujas en la superficie que contiene las algas mientras flotan. Luego, un raspador mecánico recoge esta biomasa y la descarga en un canal ".

Para aprovechar esta técnica, es necesario utilizar métodos eficientes de secado de biomasa, según Daniel. Si las algas se almacenan sin secar, sus células pueden romperse, y los nutrientes que se utilizarán al final del proceso pueden filtrarse.

La asociación con el equipo holandés, él agregó, ha sido muy útil a efectos de comparación. Considerando las diferencias entre los dos países en términos de clima, es posible desarrollar métodos para optimizar la producción de algas dependiendo del contexto. "El sol no brilla durante todo el año en los Países Bajos como lo hace aquí, por ejemplo, ni tienen nuestras altas temperaturas, que a veces inhiben el crecimiento de algas. Por lo tanto, el reactor holandés que hemos probado en la USP se calienta demasiado. Para lograr una escala mayor, tendremos que hacer varios ajustes, "Dijo Daniel.

Optimizar el proceso para que funcione a escala industrial es el siguiente paso en los estudios. Las pruebas de campo se realizarán en la planta de tratamiento de aguas residuales de Monjolinho en São Carlos.

Una ventaja de usar Chlorella en el proceso es que estas algas ya están presentes en la naturaleza y no requieren modificación genética para hacer su trabajo. Por eso, no debería haber problemas con respecto a la eliminación de las aguas residuales tratadas en ríos y lagos. "Si deja una muestra de aguas residuales al aire libre, naturalmente será colonizado y se volverá verde, "Daniel dijo, destacando la importancia de ver las aguas negras y otros efluentes como recursos potenciales.